一种基于QR码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法

本发明涉及图像处理，尤其涉及一种基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法。

背景技术：

1、螺栓连接因其安装拆卸便捷、经济性和耐用性等优势，在土木工程、航空航天以及机械制造等多个领域得到了广泛的应用；然而，螺栓连接可能会受到外部环境因素的影响，如温度变化、地震引发的震动以及强风导致的重复荷载，这些因素都可能导致螺栓松动，进而引发结构稳定性的严重问题，对安全构成潜在威胁；因此，确保螺栓连接的稳定性和可靠性是至关重要的；随着计算机领域的迅速发展，基于图像处理技术的螺栓松动损伤识别技术已成为螺栓松动损伤监测的主要方法之一，而基于图像处理技术的螺栓松动损伤识别方法中，螺栓连接节点中螺栓的定位和螺栓图像的畸变矫正稳定性直接关系到损伤识别结果的效率和可靠性。

2、在现有技术中，大多数方法针对于螺栓的识别，而对于螺栓在三维空间中的具体定位的研究相对较少。目前，螺栓图像的透视矫正技术主要采用以下几种方法：一是利用螺栓连接节点板的四个角点和单应性矩阵原理来矫正图像的透视畸变；二是通过螺栓群中四个角部螺栓的中心点和单应性矩阵原理进行图像透视畸变的矫正；三是针对单排螺栓连接法兰节点中单个螺栓的方形垫片的四个角点，结合单应性矩阵原理进行图像畸变的矫正；

3、在上述方式中，基于方形垫片四个角点的矫正技术对螺栓图像中垫片边线受到阴影遮挡的情况非常敏感；当垫片区域存在阴影遮挡时，由于遮挡区域的灰度梯度相似，图像处理过程中这些区域可能被错误地识别为一个连通域；这不仅阻碍了垫片区域的准确识别和提取，而且显著降低了螺栓图像畸变矫正的稳定性，进而影响了螺栓松动损伤识别结果的准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，旨在解决现有技术中当垫片区域存在阴影遮挡时，由于遮挡区域的灰度梯度相似，图像处理过程中这些区域可能被错误地识别为一个连通域；这不仅阻碍了垫片区域的准确识别和提取，而且显著降低了螺栓图像畸变矫正的稳定性，进而影响了螺栓松动损伤识别结果的准确性的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的一种基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，

3、包括以下步骤：

4、步骤一、在需要进行检测的螺栓连接的部位，将一个方形qr码紧密地粘贴在对应螺栓的螺杆上，并将信息录入到qr码；

5、步骤二、利用摄像机对该螺栓连接进行摄像，获得螺栓图像；

6、步骤三、对螺栓图像进行自适应滤波器去噪声、转换为灰度图像，基于otsu方法得到全局最优二值分割阈值进行图像二值化；

7、步骤四、删除小面积、反转、填充空隙，筛选出只包含qr码的面积部分；

8、步骤五、根据处理好的灰度图像，采用canny、hough方法对螺栓边缘线进行检测，并确定四个角点的坐标；

9、步骤六、根据四个角点坐标计算单应性矩阵，进行图像透视矫正。

10、其中，在步骤一中，贴qr码时，需要确保qr码的对角线长度小于螺杆直径。

11、其中，对螺栓图像进行自适应滤波器去噪声、转换为灰度图像用于简化图像，减少数据量，使图像更好的突出纹理、轮廓和边缘线等特征，更容易对图像进行分割、识别。

12、其中，基于otsu方法得到全局最优二值分割阈值进行图像二值化用于去除图像中灰度信息，将图像中灰度信息去除，只保留黑白两种颜色，使图像更加清晰，提高图像处理的效率和速度，同时也可以减少噪声和干扰，突出目标的形状和边缘线。

13、其中，在步骤五中，通过canny边缘检测算子识别去噪后的螺栓图像的边缘线，hough直线检测算子检测canny边缘检测算子识别到的边缘线中的直线，这些直线即为qr码的边缘线。

14、其中，在步骤五中，canny边缘检测算子的阈值取0.75，霍夫变换中rhoresolution取0.7,thetaresolution 取0.65。

15、其中，在步骤五中，确定四个角点的坐标的具体方式为：

16、由于拍摄图像在图像处理之后可能会出现失真的问题，导致上、下、左、右四个方位出现多条线段，无法精准提取出直线方程；

17、因此需要提取检测到的qr码的各方位检测到的边缘直线的端点坐标；

18、将提取出的边缘之间边缘坐标点按照qr码的上、下、左、右四个方位进行分类；

19、由于端点坐标存在x轴坐标相同的情况，无法利用最小二乘法进行拟合，因此需判断端点能否利用最小二乘法对上、下、左、右分类好的端点在各个方位各拟合成一条直线：

20、若能，则利用直线方程求出上、下、左、右边上四条直线相互之间的交点，确定四个角点坐标；

21、若不能，则将分类好的点的坐标逆时针旋转45度，再利用最小二乘法进行拟合成四条直线，计算出四条直线相互的交点，最后将交点顺时针旋转45度，以确定角点坐标。

22、本发明的一种基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，在需要进行检测的螺栓连接的部位，将一个方形qr码紧密地粘贴在对应螺栓的螺杆上，并将信息录入到qr码；利用摄像机对该螺栓连接进行摄像，获得螺栓图像；对螺栓图像进行自适应滤波器去噪声、转换为灰度图像，基于otsu方法得到全局最优二值分割阈值进行图像二值化；删除小面积、反转、填充空隙，筛选出只包含qr码的面积部分；根据处理好的灰度图像，采用canny、hough方法对螺栓边缘线进行检测，并确定四个角点的坐标；根据四个角点坐标计算单应性矩阵，进行图像透视矫正；

23、本发明利用qr码对螺栓进行精确定位，并通过qr码关联的螺栓图像进行畸变矫正，规避了方形垫片矫正出现的遮挡问题；不仅能够实现螺栓的准确定位，而且为基于图像处理技术的螺栓松动损伤识别提供了准确可靠的基础数据，解决了现有技术中当垫片区域存在阴影遮挡时，由于遮挡区域的灰度梯度相似，图像处理过程中这些区域可能被错误地识别为一个连通域；这不仅阻碍了垫片区域的准确识别和提取，而且显著降低了螺栓图像畸变矫正的稳定性，进而影响了螺栓松动损伤识别结果的准确性的技术问题。

技术特征：

1.一种基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，其特征在于，

2.如权利要求1所述的基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，其特征在于，

3.如权利要求2所述的基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，其特征在于，

4.如权利要求3所述的基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，其特征在于，

5.如权利要求4所述的基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，其特征在于，

6.如权利要求5所述的基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，其特征在于，

7.如权利要求6所述的基于qr码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，其特征在于，

技术总结本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于QR码螺栓定位并实现螺栓图像畸变矫正的方法，本发明利用QR码对螺栓进行精确定位，并通过QR码关联的螺栓图像进行畸变矫正，规避了方形垫片矫正出现的遮挡问题；不仅能够实现螺栓的准确定位，而且为基于图像处理技术的螺栓松动损伤识别提供了准确可靠的基础数据，解决了现有技术中当垫片区域存在阴影遮挡时，由于遮挡区域的灰度梯度相似，图像处理过程中这些区域可能被错误地识别为一个连通域；这不仅阻碍了垫片区域的准确识别和提取，而且显著降低了螺栓图像畸变矫正的稳定性，进而影响了螺栓松动损伤识别结果的准确性的技术问题。技术研发人员：罗钧,李开利,毛更晨,杨浩岚,张兵兵,侍宝亚,孙毅,钟永力,晏致涛受保护的技术使用者：重庆科技大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6